「中子壽命之謎」有望破解！暗物質可能由看不見的氫原子組成

一項突破性理論研究指出，宇宙中可能存在著一種特殊形態的氫原子，它不僅能解開困擾物理學界數十年的「中子壽命之謎」，更可能是構成宇宙暗物質的關鍵成分。這種神秘的氫原子完全不與光線互動，因此至今難以被探測到。

所謂「中子壽命之謎」，源自兩種實驗方法測得的中子衰變時間存在明顯差異。當自由中子（未束縛在原子核內的中子）衰變時，通常會產生質子、電子和微中子三種粒子。奧本大學物理學家尤金·奧克斯在《核物理B》期刊發表的最新研究提出，這個謎團的答案可能在於：中子有時會以另一種方式衰變。

奧克斯向《生活科學》解釋：「測量中子壽命的實驗主要分為『束流法』和『瓶捕法』兩種。」束流實驗透過計算中子衰變後產生的質子數量，測得中子壽命為888秒；而瓶捕實驗則是直接觀察被捕捉的超冷中子衰變情況，結果顯示為878秒——兩者相差約10秒，遠超出實驗誤差範圍。

奧克斯提出驚人假說：部分中子其實會衰變成「氫原子+微中子」的雙粒子組合。由於這種特殊氫原子不帶電荷，傳統探測器根本無法察覺，導致科學家低估了實際衰變次數。更關鍵的是，他計算出這類衰變可能佔總衰變事件的1%，恰好能解釋兩種實驗方法的差異。

這種「暗氫原子」與普通氫原子有本質區別：其電子極度靠近原子核，完全不受電磁力影響。奧克斯強調：「它們既不發射也不吸收電磁波，始終保持『隱形』狀態。」這種特性源自量子物理核心方程式——狄拉克方程的一組特殊解，當考慮到質子實際體積時，這些解便具有明確的物理意義。

更令人振奮的是，這項理論可能一舉解開暗物質之謎。奧克斯在2020年研究就發現，早期宇宙若存在大量此類暗氫原子，能完美解釋天文學家觀測到的原始氫無線電訊號異常。他認為這可能是重子暗物質（由已知粒子組成卻難以探測的物質）的主要形式。

「根據奧卡姆剃刀原則，暗氫原子作為暗物質的解釋最具優勢。」奧克斯指出：「它完全基於標準量子力學，無需引入超出粒子物理標準模型的新物質。」目前美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和德國于利希研究中心正籌備關鍵實驗，預計今年就可能取得突破性成果。

若理論獲得證實，將徹底改寫我們對宇宙演化的理解。奧克斯解釋：「中子壽命的精確數值，直接影響宇宙誕生初期幾分鐘內形成的氫、氦等輕元素含量計算。」這意味著，這項研究不僅解決了困擾學界多年的難題，更可能重新定義宇宙起源的篇章。